钢结构建筑发展

钢结构建筑实例

钢结构建筑相比于砖混结构建筑在环保、节能、高效、工厂化生产等方面具有明显优势。深圳高 325米的地王大厦、上海浦东高421米的金茂大厦、北京的京广中心、鸟巢、央视新大楼、水立方等大型建筑都采用了钢结构，北京、上海、山东、辽宁、内蒙等省市已开始进行钢结构住宅试点，其中，北京金宸公寓已被列为建设部住宅钢结构体系示范工程。高层钢结构建筑屡见不鲜人们预料21世纪是金属结构的世纪，钢结构将成为新建筑时代的脊梁。人类自 17世纪70年代开始使用生铁，19世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋，钢结构发展的历史要比钢筋混凝土结构发展的历史悠久，它的生命力也是越来越强。在美国，低层建筑如两层楼以下的非居住型建筑市场已有70%以上是建筑金属制品。全世界已完成的101幢超高层建筑中，钢筋混凝土结构16幢，纯钢结构 59幢，不同形式的钢砼混合结构27幢；可以看出钢结构的发展必将促使建筑业、冶金工业、机械工业、汽车工业、农业、石油工业、商业、交通运输业得到迅速发展。

亚洲最大钢结构植物馆——2013年1月23日，中国青岛世园会植物馆主体封顶，外形规划设计为树叶形状。植物馆工程位于天水路以北，百果山森林公园内，占地面积2.44公顷，总建筑面积22749平方米，其中，地上建筑面积13522平方米，地下建筑面积9227平方米，是亚洲最大的钢结构植物馆之一，工程总造价为2.93亿元 。

因其外形为树叶形状，共所需钢结构约3000吨，拼装杆件14000多根，焊缝总长17000多米，特制玻璃15000多块，因此施工难度大，工序极其严格。结构现场拼接及焊接任务特别重，吊装难度特别大，仅现场拼接的钢结构焊缝总长度就有17000多米，相当于1万吨常规钢结构工程的焊接量。

钢结构建筑优势

钢材的“容重与强度比”一般小于木材、混凝土和砖石，因此钢结构比较轻，与钢筋混凝土结构相比要轻 30%-50%；另外钢结构断面小，与钢筋混凝土结构相比可增加建筑有效面积8%左右。我国二十世纪初建造的松花江钢桁桥、黄河大桥、上海国际饭店等就采用了钢结构；新中国成立后，我国民用高层建筑钢结构发展速度进一步加快，全国十几幢高层钢结构建筑中北京就占了六幢：京广中心(208米高)、京城大厦 (182米高)、国贸大厦(155.2米高)、长富宫饭店(90.9米高)、香格里拉饭店(82.7米高)、中国工商银行总行(48.3米高)，还有正在建设中的国家大剧院工程。全国上百个大小机场都将设计采用钢结构，以加快建设速度和增大空间。由此可见，高速度发展的经济需要钢结构。

钢结构建筑条件

政策、技术条件已经具备。年初，建设部、国家冶金工业局联合组织建筑用钢技术协调组制定《国家建筑钢结构产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》。纲要中明确阐述：钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、地基费用省、占地面积小、工业化程度高、外形美观等一系列优点，此外，钢结构建筑还具有良好的空间感，可设计成大量开放型办公室围绕着空中花园、中央天井加上合理的电梯设计可达到最低的能源消耗。因此钢结构又是环保型和节能型建筑结构。与混凝土结构相比它是环保型和可再次利用的、易于产业化的结构，发达国家在房屋建筑中广泛采用钢结构。金融街是北京最具现代化气息的街区，鉴于钢结构住宅有上述诸多优势，作为金融街上唯一的高档公寓，为了创造更舒适的空间感和更加节约能源，金宸公寓设计成了钢结构高品位住宅，并被评为纲要公布后北京首家建设部住宅钢结构体系示范工程，也是北京唯一的小高层钢结构住宅项目。

钢结构建筑基础

钢产品和建筑钢材品种的增加为钢结构的发展打下了良好的基础。我国从1996年钢产量突破1亿吨，已成为世界的钢铁大国，随着国家二十一世纪狠抓冶金科技进步，提高我国钢铁工业的技术水平和装配水平，到2020年前后我国有望成为世界的钢铁强国。过去长期不能生产的H型钢，已可以在“马钢”、“莱钢”和鞍山第一轧钢厂生产了。 H型钢的最大截面已达700mm，年产能力可达140万吨，轻钢结构用的彩色钢板年生产能力已达70—90万吨，冷弯型钢年生产能力约120万吨。这为钢结构建筑的发展奠定了基础。“十五”期间建筑钢结构的发展目标，是争取达到每年建筑钢结构用钢材占全国钢材总产量的3%。2015年建筑钢结构的发展目标，是争取每年全国建筑钢结构的用钢量达到钢材总量的6%。由此可见，我国建筑钢结构的发展将上一个新台阶。高效的焊接工艺和新的焊接、切割设备的应用。如各种反面衬垫方法的双面成型单丝和多丝埋弧焊、龙门架工字梁双侧双丝快速焊接生产线、各种数控火焰机和激光切割机，为钢结构高效制作和生产高质量产品创造了良好条件。高效焊接材料的使用，如气体保护焊和自保焊药芯焊丝以及各种高效焊条，到 2005年要占焊接材料总产量的40%左右；摩擦型强力螺栓和采用扭力自动控制方法以及防腐、防火等新工艺、新材料的开发等都为深入发展钢结构工程创造了良好的条件。

钢结构建筑发展模式

节能、高效、环保与产业化。20世纪后几年，我国城镇住宅建设以每年竣工面积4.4亿平方米，总产值 6000亿元(约占GDP9%)的建设迅猛发展，住宅产业成为国民经济中新世纪的新的增长点。实现住宅产业现代化，解决住宅建设中存在工业化水平低，部品化率低以及住宅用材档次低，寿命低，实心黏土砖能耗高，不利于环保等问题，已被列入新世纪急待解决的问题。我国建筑行业要求全行业研究钢结构在各类建筑中应用的新体系，扩大其应用范围，发展多层钢结构建筑。国际上，美国设计师和结构师非常重视研究金属结构及其耐用性、实用性和经济性，欧洲专家们提出，钢结构具备绿色建筑的条件，即为有利于保护环境，节约能源的建筑。他们认为金属结构建筑具有良好的空间感，能够实现创新的规划和空间设计，建筑，不光是居住、使用，更应考虑为人创造更舒适的空间，节约能源的空间。日本1998年钢产量5900万吨，建筑结构用钢量占13%，而钢结构住宅在建筑结构用钢中占了相当大的比例，香港更是高楼大厦到处林立。台湾地震，明显看出钢结构建筑优于钢筋混凝土建筑；从地震破坏情况看，一般的多层住宅基本全部塌为平地，而钢结构建造的住宅没有倒塌的，因此台湾当局要求多层房屋建筑一律要用钢结构。我国多层住宅和小高层住宅采用钢结构的试点，从天津开始。天津市采用三种不同结构，不同墙体材料，不同施工方法的方案。启动20万平方米以上的规模试点工程。其一是采用方钢管混凝土柱大开间结构形式；其二采用钢骨桁架结构形式；其三采用钢管混凝土结构形式。三种结构的平方米用钢量都小于钢筋混凝土结构的用钢量。在青岛、上海及新疆都列出一定面积的房屋住宅工程进行试点。由于我国 “钢住宅”刚刚起步，很多结构都无法批量生产，因此，钢结构会要比混凝土结构贵一些。北京金宸公寓的建设单位经过计算认为，尽管总体上钢结构的价格还比较高，但由于工期短、能耗少、使用率高、品质档次提高，因此综合造价并不高，同时，由于这是北京首座钢结构住宅示范工程，因此，供应商都以最优惠的价格提供钢结构部品，总造价与混凝土结构差不多。

钢结构建筑是以建筑钢材构成承重结构的建筑。通常由型钢和钢板制成的梁、柱、桁架等构件构成承重结构。其与屋面、楼面和墙面等围护结构，共同组成整植的建筑物。

建筑型钢通常指热轧成型的角钢、槽钢、工字钢、H型钢和钢管等。由其构件构成承重结构的建筑称型钢结构建筑。另外由薄钢板冷轧成型的、卷边或不卷边的L形、U形、Z形和管形等薄壁型钢，以及其与小型钢材如角钢、钢筋等制成的构件所形成的承重结构建筑，一般称轻型钢结构建筑。还有采用钢索的悬索结构建筑等，也属钢结构建筑。

钢材的强度和弹性模量较高，材质均匀，制成的钢结构塑性和韧性好、精确度高、安装方便、工业化程度高、施工较快，但耐锈蚀性和耐火性差，需要经常维护。

我国年钢产量超过亿吨后，钢材价格从1995年的价格上降下来了，如钢结构制作、安装费(包括材料、制作、运输、安装)从1995年的9000-10000元/吨到2000年末为5000-6000元/吨。为了迎接2008年奥运会，北京在未来几年将投入1800亿元来进行体育场馆改造、城市基础工程建设和新建一批高品位住宅和高级宾馆，同时北京又属于地震断裂带中为8度地震设防区。因此，钢结构的建筑无疑将成为北京未来建筑的主流。 2100433B

钢结构建筑优点

1.大大节约施工时间，施工不受季节影响

2.增大住宅空间使用面积，减少建筑垃圾和环境污染

3.建筑材料可重复利用，拉动其他新型建材行业的发展

4.抗震性能好，使用中易于改造、灵活方便,给人带来舒适感等等

5.强度高、自重轻，构件安全富裕度高，降低建筑物造价

6.符合国家可持续发展战略，低碳、绿色、环保、节能等是国家重点支持的产业

钢结构建筑缺点

由于土地资源不可再生，建设部已下令禁止使用传统的粘土砖，同时，我国的钢产量已达10亿吨，严重供过于求的状况已迫使钢铁企业另辟蹊径，引进国外已经成熟的钢结构住宅建筑体系，同时为建筑业和钢铁业找到了新的出路，因此，钢厂和建材企业走在了钢结构住宅的前列。

1.耐热不耐火，需要表面涂装防火涂料

2.易受腐蚀，表面需涂装防腐涂料，减少或避免腐蚀，提高耐久年限

《安徽省钢结构建筑适宜技术指南》为“安徽省住房和城乡建设厅建筑产业现代化课题研究成果”之一。《安徽省钢结构建筑适宜技术指南》全面深入地介绍了安徽省钢结构建筑的产业化政策、推进机制、适宜技术、工程案例等，图文并茂，阐明了每项技术措施的基础理论、适用范围和技术要点，对指导安徽省钢结构建筑产业现代化发展起到重要的技术支撑作用。此外，《安徽省钢结构建筑适宜技术指南》还系统介绍了国家和安徽省钢结构建筑相关政策法规和标准。《安徽省钢结构建筑适宜技术指南》应用性强，适用面宽，可作为从事建筑产业现代化工作人员的学习材料，也可供从事装配式建筑设计、施工、科研、工程管理和监理人员参考学习。